摘要：利用无人机展放导引绳，既提高了安全性能、破解了生态环境和架线施工的矛盾，相对于人力而言，工作效率也提高了至少三倍。通过初级导引绳牵引飞行作业，标志着多旋翼无人机自动架线系统具备完成大跨越输电线路的初级导引绳牵引架设能力。较之传统的人工或飞艇放线，多旋翼无人机能有效克服地貌和施工作业环境复杂等不利因素，特别适用于山高、陡坡、沟深的山区和跨河、跨线、跨高速公路等复杂的区域。采用多旋翼无人机放线技术进行放线将极大的提高工作效率，降低工作强度，确保施工安全。
关键词：无人机；线路施工；应用
引言：
以220kV刘马线增容工程的施工现场，为期半个多月的线路放线施工为例。为了有效保护林木,破解生态环境和架线施工的矛盾,南通送变电工程有限公司多次勘查沿线地形，交叉跨越，施工场地等情况。针对现场地形复杂等特点，创新施工方式，首次采用小型，轻便的无人机展放牵引绳进行导线架线施工。
1.应用背景
根据原计划安排，我们对一段连续三个耐张段设置为放线区间，进行放线施工，再进行后续的耐张杆塔平衡挂线，直线杆塔附件安装，最终完成该段的放线施工。施工前，根据前期现场勘查，我们发现该段跨省道，多处跨大棚种植基地并且跨两条河流。如果我们按照原先的人力或者机械绞磨拖拉导引绳过滑车的话，势必非常艰难。因为拖拉导引绳过省道、过河流都有相当大的难度，并且安全性不高，对于跨大棚种植基地，采用人力拖拉的方法势必会对农户的大棚基地造成损害，造成一定的政处工作困难。面对着紧迫的工期和迎峰度夏工程投运的压力，提出要用无人机展放该段的牵引绳。第一次展放的只是初级的迪尼玛绳，随后将通过初级绳，架设导线。六旋翼无人机首先展放一根轻质、高强度的引绳通过各基杆塔，然后利用轻质引绳不断牵引一级牵引绳、二级牵引绳，直到牵引一根三级牵引绳，并架设导线。
2.无人机概况
经过机具站的保养维修和电池充电后，无人机送达了施工现场。该台无人机的连续飞行时间大概在半小时左右。在无人机的中下部，还配有一个360度旋转的高清摄像头。用来及时记录无人机的飞行过程和必要时拍摄一些杆塔上的图片，该功能主要方便地面的操作人员及时掌握无人机的定位情况并且可以在线路巡线时拍摄图片，这样就避免了作业人员的登杆检查，为线路工作提供了便捷。在无人机的最底部，是电力线路放线施工作业的关键所在，是一个可以控制的脱钩装置。在无人机拖住牵引绳飞过横担时，地面操作人员可以按下遥控器上的脱钩按钮，无人机的卡口便会自动打开，牵引绳便会掉落在横担上，此时杆塔上人员再将牵引绳穿过放线滑车，这样依次进行就可以完成了牵引绳的展放工作。所以说，这个脱钩装置是实现无人机应用在电力线路施工作业的关键所在，这个脱钩装置也是我们与无人机生产厂家共同研制加装。
除了无人机本身，还有一些配套的装置，有无线电台的发射器，地面操控的视频监控器和遥控器。无线电台的发射器主要是起到联系获取无人机的飞行位置和状态并且在视频监控器画面中显示出来。遥控器主要是控制无人机的启动、起飞、升高降低、向左向右、转弯以及实现无人机上的脱钩装置的开关。与无人机配套是一盘重量较轻、小型的牵引绳，叫做迪尼玛绳。这种绳子的密度非常小，但是强度非常高，强力是优质钢的10倍。迪尼玛绳不受微风振动的影响，不存在断股和强度折减的影响，而且迪尼玛绳良好的绝缘和防潮性能可保证在带电跨越施工过程中人身和设备的安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆迪尼玛绳的高抗拉强度可有效提高承载。其低延伸率可有效控制弧垂，使得承载索在受荷载情况下，弧垂下落尽可能小，保证封网装置与带电电力线净空距离满足安全要求。其中，质量轻是决定我们使用迪尼玛绳的一个重要的考量因素，因为我们线路施工正常使用的导引绳质量很重，超出了无人机的牵引承载重量。所以，选用迪尼玛绳作为线路放线施工作业中的一级牵引绳。一级牵引绳牵引导引绳，导引绳牵引导线，逐级的牵引最终完成了线路的放线施工作业。因此，使用的无人机的关键就是展放线路施工作业的一级牵引绳，即迪尼玛绳。
3.实际应用
放线施工作业开始了，在显示屏上，通过gps装置和无线电台，可以轻松的掌握无人机离我们的距离，离目标点杆塔的距离。调整摄像头的角度，可以清楚地看到，随着无人机的升高，无人机离目标点越来越近。当无人机快接近横担时，告知操作遥控器的人员降低无人机的飞行速度，缓慢接近目标杆塔的横担，并且及时将无人机的飞行位置信息传递给遥控器操控人员。当无人机飞过杆塔横担到一定距离的时候，告知无人机操控人员停止继续前进，并且保持空中的悬浮状态。再通过对讲机告知杆塔上守候的作业人员的相关信息并且核对无人机的相对位置，确认安全措施正确可靠后，发令将无人机的脱钩装置进行脱钩。此时，遥控器操作人员只需按下遥控器界面上的一个脱钩按钮，可以看到无人机下部的钩子成功打开，一级牵引绳掉落下来，正好挂在了目标杆塔的横档上。此时，杆塔上守候的作业人员可以轻松拿到一级导引绳并且将一级导引绳穿过放线滑车。到此，无人机的任务也结束了，操控人员便控制无人机自动返航，最终成功降落。进行无人机的电量检查，发现电量不足时进行电池的更换，以便进行下一基目标杆塔的飞行。
4.分析总结
在架线过程中也发现了上升气流对无人机直升机高度控制的影响，获得了长距离牵引导线后的拉力数据。了解了作业环境和作业流程，为进一步改进多旋翼无人机本体和控制系统、优化作业流程、提高作业安全性提供了大量的实验数据和参考依据。除此之外，我们还采用了大疆的第四代无人机进行跟踪放线阶段的视频拍摄记录，及时监控放线过程中的导线或者牵引绳过滑车的状态，避免出现大规模的磨损或者脱落滑跑等现象。而在实际的放线过程中，我们通过这样的方式也的确能够避免一些无谓的消耗和损失，这对提高我们的工作效率、减少作业人员的工作量有着至关重要的意义。所以，通过前期的探索和研究，我们更进一步坚定了以后大规模推广无人机的信心。
结束语：无人机放线技术作为一项新型的施工工艺，由于能减少工作量，方便安全，因此得到了广泛的推广。但是在使用过程中，我也发现了一些相关问题需要改进：一、无人机的电池续航能力有待提高，20至30分钟的飞行时间偏短，在电池的工艺上需要改进。二、无人机对操作人员的技术要求很高，特别是在飞行过程中，由于使用的过程中大部分情况下都是跨高速跨河流，因此在操控过程中对精度要求较高。因此，在后期的智能程序设定上还需要提高，以防意外坠机。三、在无人机飞过横担，准备脱钩的时候，一定要确保能够使导引绳掉落在杆塔横担上，要仔细核对飞行的安全距离，避免大风等天气下导引绳被大风吹偏。
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论文作者:王嘉棠
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
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